Сущность и происхождение жизни
Жизнь, по-видимому, уникальное и сложное явление в эволюции материи. Определить теоретически сущность жизни весьма трудно, хотя обыденное мышление наглядно и просто различает живое и не живое. Жизнь – это форма существования сложно организованных на основе белковых и аминокислотных соединений систем, которые способны к самоорганизации и саморазвитию.
Прежде всего, живые организмы способны к активному и в основном целесообразному обмену веществом и энергией с внешней средой. Благодаря этому обмену организм постоянно воспроизводит свой состав на молекулярном, клеточном, тканевом и т.д. уровнях. Распад организма не возможен пока такой обмен осуществляется. В этом заключается антиэнтропийный характер поведения организма, сущности живого.
Живые организмы существуют как сложно организованные динамические системы с высокоупорядоченной структурой и функциями. Степень сложности поведения и уровень организации живых систем существенно выше любой известной неживой системы.
Живые организмы способны накапливать и различными способами кодировать информацию об опыте поведения в окружающей среде и при взаимодействии с другими организмами. На этой основе становится возможным приспособление различным факторам внешнего мира, передача результатов такого приспособления по наследству, а в конечном счете развитие и восхождение к более совершенным формам жизнедеятельности, т. е. жизнь способна к прогрессивной эволюции.
|
|
|
Организмы способны не столько реагировать на внешнюю среду, но и активно воздействовать на нее, изменяя ее, а не только приспосабливаясь. Конечно в этом взаимодействии активность и доминирование организма значительно выше чем у окружающей среды. Реагируя на раздражители внешней среды, организм обладает способностью выбора ответного действия, в то время как среда к этому не способна.
Живые организмы через биохимические процессы способны не только поддерживать и воспроизводить уровень своей сложности, но развиваться в сторону усложнения своей структуры и функций. Это видно не только из общей эволюции организмов от одноклеточных и простых к многоклеточным и высшим, но и в индивидуальном развитии от зародыша к зрелому организму.
Живые организмы, эволюционируя, демонстрируют способность к размножению, к воспроизведению себе подобных. Через механизмы наследственности и изменчивости организмы "корректируют" степень приспособления к условиям жизни, как за счет отбора, так и выживаемости. В результате сохраняется оптимальное соотношение между численностью вида и жизненными возможностями среды. По современным представлениям жизнь возможна не только на основе белковых и нуклеиновых соединений. Теоретически возможна жизнь на основе кремневых соединений, на основе электронно-металлических систем. Появилось определение жизни, которое связано с возможностью использовать информацию в целях самовоспроизводства. Проблема объяснения и понимания сущности жизни остается дискуссионной и не имеет окончательного решения.
|
|
|
Несмотря на чрезвычайное многообразие форм жизни (известно около 0,5 млн. видов растений, около 1,5 млн. видов животных, несколько сот тысяч видов: грибов, бактерий, микробов) их можно соотнести по степени их усложнения и в соответствии с логикой происхождения. Развитие идет от простых форм организации к сложным, однако, простые формы включены в последующие формы в роли фундаментальных.
На молекулярном уровне, собственно живой системы еще нет, но уже есть функции играющие определенную роль. Например, кодирование генной информации, которая несет в себе программы жизнедеятельности организма. Собственно живой системой является клетка. Она "производит" превращение исходных химических соединений в живое вещество, в те элементы из которых строится организм.
|
|
|
Организм и его органо-тканевое составляющие, будучи клеточными несут уже функции особи, ее анатомию, физиологию особенности поведения и адаптации. Совокупность особей воспроизводящих себя размножением в течение большого числа поколений и длительное время занимающая одно и тоже место обитания называется популяцией. Она уже способна к отбору, к скрещиванию, к сохранению результатов изменчивости, т.е. к эволюции.
Вид основная таксономическая (от греч. taxis-расположение и nomos – закон) единица классификации всех растительных и животных организмов. Возникает вид как совокупность популяций способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, которое обладает общим морфологическими и физиологическими признаками, населяющих определенный ареал. Вид обособлен от других не скрещиваемостью в естественных условиях, поэтому "границы" его четко фиксированы.
Следующий уровень – биоценоз (от греч. "bio" - жизнь и kinos – общий) совокупность растительных, животных и микроорганизмов населяющих одно и то же пространство суши или воды, взаимодействующих между собой, приспособленных к сосуществованию и единым условиям обитания. Благодаря обмену веществ и энергией между природой и организмом возникает экосистема – единый комплекс, образованный живыми организмами и средой обитания – атмосферой, почвой, водоемом и т.п. В экосистеме живые и не живые компоненты связаны между собой необходимым образом, участвуя в единых процессах обмена.
|
|
|
Вся совокупность организмов в единстве с природной средой обитания в планетарных масштабах есть Биосфера. Она включает в единую целостную систему все организмы, их деятельность, все продукты этой деятельности, весь комплекс органических и неорганических ресурсов природы, используемых жизнью. Таким образом, живые организмы захватили поверхностный слой земли, водное и воздушное пространство и непрекращающейся работой изменили лицо нашей планеты.
По данным науки жизнь возникла 3,8 млрд. лет тому назад. К этому времени, в результате химической эволюции уже появились: вода, углекислый газ, аммиак, молекулярный водород, кислород и азот, а так же цианистый водород, т.е. те элементы, которые вошли в структуру живого. Первоначально атмосфера земли носила восстановительный характер, а не окислительный, как это имеет место сейчас. Она была богата инертными газами (гелием, неоном, аргоном). При вулканических извержениях карбиды, взаимодействуя с водой, выделяли углеводородные соединения, затем появились простейшие органические соединения и достигли массы близкой к массе позже возникшей биосферы. При высокой температуре, от грозовых разрядов и ультрафиолетового излучения органические соединения усложнились и образовались углеводы, жиры, аминокислоты и белки с нуклеиновыми кислотами. В современной науке эти процессы воспроизводятся экспериментально. В этом "первичном бульоне" возможно образование капель. А.И.Опарин, разработавший теорию происхождения жизни, назвал их коацерватами (от лат coacervatio - накопление). Они способны поглощать различные вещества и увеличиваться в размере. Усложняясь, коацерванты выработали способность к устойчивости и воспроизведению составных частей, затем и самовоспроизведению. Способность к обмену веществ в сочетании с самовоспроизведением привели к возникновению простейших форм жизни. Первичные живые организмы были анаэробными (an – не, aer - воздух) т.е. жили без кислорода. Питались органическим бульоном - органическими веществами, синтезированными химической эволюцией. Когда органический бульон был исчерпан выжили те, что выработали способность использовать энергию солнечного излучения, т.е. иметь источник энергии независимый от питательных веществ бульона. Такие организмы называются автотрофными (от греч. autos – сам, trophe – питание). Они способны к фотосинтезу, накоплению солнечной энергии "впрок". Фотосинтез сопровождается выделением кислорода в атмосферу. Через 1,8 млрд. лет первичная атмосфера сменилась вторичной (кислородной), возник озоновый слой, задерживающий ультрафиолетовое излучение, прекратилось производство "органического бульона", изменился состав морской воды, анаэробные организмы не способные жить в кислородной атмосфере почти полностью вымерли.
С кислородной революцией закончилась эра организмов, у которых в клетке не было ядра, деление их не регулировалось генетическим кодом, поэтому они были высоко вариабельн, быстро размножались и имели высокую выносливость и жизнестойкость. В новой атмосфере, когда, кислородная среда стала стабильной, выживать стали организмы с более жесткой наследственностью и устойчивостью, ее стала обеспечивать генетическая программа. Ядро образовалось как центральная часть клетки, к которой сосредоточены хромосомы и гены, которые способны кодировать наследственную информацию. Такие организмы называются эукариотами (от греч. Eи - хорошо, karyon – ядро). В них клетка воспроизводится без существенных изменений, т.е. "дочерние" клетки имеют ту же степень выживаемости, что и "материнские". Таким образом, клетка фундаментальный и самый старый носитель жизни, это "атом" биологии, мельчайшая частица обладающая всем комплексом функций живого.
Дальнейшая эволюция привела к возникновению растительных и животных организмов (пока простейших). Растительные (клетки) организмы имеют жесткую оболочку, которая состоит из целлюлозы и хорошо их защищает. Однако это лишае возможности такую клетку к активному перемещению, к поиску пищи. Но они хорошо эксплуатируют фотосинтез для накапливания питательных веществ. Поэтому растения эволюционируют двояко – как с автотрофным так гетеротрофным (от греч. Hetoros - другой) питанием, т.е. могли использовать готовые органические соединения. Две эти группы дополняют друг друга в круговороте веществ. Однако затем гетеротрофное питание стало принадлежать животным организмам и самому человеку. Животная клетка и организмы имеют эластичную оболочку, они способны к передвижению, к поиску других растительных или животных клеток в качестве пищи. Способности к передвижению, поиску и поглощению стали бурно прогрессировать, что привело к возникновению хищников и травоядных.
Клеточная теория, заложенная в XIX в, установила, что все растительные и животные организмы состоят из клеток, а это свидетельствует о единстве их происхождения. Выяснилось, что клетки могут иметь как общие характеристики (обмен, само регуляция, ментаболизм, наследственность), так и специфичные (разный срок жизни, различие размеров, время их деления, особенность функций). Однако все клетки обладают внутренней устойчивой структурой, имеют внешнюю оболочку (мембрану), способную избирательно пропускать вещество, энергию и информацию во внутрь клетки и из нее во внешнюю пространство. Клетка способна через обмен веществ к сохранению (гомеостазу) своего состава и структуры. Обмен веществ идет через сложные биохимические процессы и сопровождается не только усвоением, но и выделением веществ. Управление внутриклеточным процессом совершается ядром, где закодированы соответствующие программы в структурах ДНК и РНК, входящих в гены.
Овладение законами "работы " клетки сулит человечеству достижения не менее значимые, чем открытие атома.
Дата добавления: 2015-12-20; просмотров: 25; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!